·47卷 (2018 年) 12 期

2018－12－05收到

† email：zywei@iphy.ac.cnDOI：10.7693/wl20181202

啁啾脉冲放大技术——从超快激光技术到超强物理世界*魏志义 1，2，† 王兆华 1 滕 浩 1 韩海年 1 常国庆 1

( 1 中国科学院物理研究所 北京 100190)(2 中国科学院大学 北京 100049)

Chirped pulse amplification——from ultrafast lasertechnology to ultraintense physicsWEI Zhi-Yi1，2，† WANG Zhao-Hua1 TENG Hao1 HAN Hai-Nian1

CHANG Guo-Qing1

(1 Institute of Physics，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100190，China)

(2 University of Chinese Academy of Science，Beijing 100049，China)

摘 要 2018年的诺贝尔奖揭晓，3位科学家因在光学技术领域作出的开创性发明

而获得物理学奖。其中Arthur Ashkin教授因为发明光镊技术(Optical Tweezer)分享了一半的

奖金；Gérard Mourou教授和Donna Strickland副教授因共同发明啁啾脉冲放大技术(ChirpedPulse Amplification，CPA)分享了另一半奖金。作为突破高强度激光发展瓶颈的重大技术创

新，CPA技术自发明以来一直是激光物理研究、特别是超快激光研究的核心技术。文章将

主要简述该技术发明的相关背景、原理、结构及所导致的激光进展和开拓的超强物理

应用。

关键词 飞秒，啁啾脉冲放大，超快激光，超强激光，诺贝尔物理学奖

Abstract The Nobel Prize in 2018 was announced that three scientists won the physics

prize for their pioneering inventions in the field of laser technology. Among them, Professor

Arthur Ashkin shared half of the prize for the invention of optical tweezers; Professor Gérard

Mourou and Associate Professor Donna Strickland shared the other half for the co-invention of

Chirped Pulse Amplification (CPA). As a major technological innovation to break through the

bottleneck of high-intensity laser development, CPA technology since its invention has become

the core technology for laser physics research, especially for ultra-fast laser research. In this

article, we review the background, principle, configuration of CPA technology and applications.

Keywords femtosecond, Chirped Pulse Amplification(CPA), ultrafast laser, ultraintense

laser, Nobel Prize in Physics

* 国家科技重点专项 (批准号：2018YFB1107200)、国家自然科学基金(批准号：11434016)资助项目

1 引言

自从Theodore Maiman 1960年研制成功世界

上第一台激光器以来，激光技术不仅得到了快速

发展，而且在农业、工业、医疗、科研、国防等

领域不断开拓出重大应用，并成就了多项诺贝尔

奖的工作。自1964年汤斯、巴索夫、普罗霍罗夫

因微波激射器及激光的基础研究工作而获得诺贝

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2018年诺贝尔物理学奖专题

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尔奖以来，先后有激光光谱学、飞秒化学反应动

力学、光纤通信、引力波测量等14项与激光相关

的工作获得诺贝尔奖。2018年的诺贝尔物理学奖

授予光镊及啁啾脉冲放大(Chirped Pulse Amplifi-

cation，CPA)两项与激光密切相关的技术发明，

既在很多人的预料之外，也在物理学界普遍认可

的情理之中，可以说是实至名归。

我们先简单了解一下什么是光镊技术。早在

1619年，德国数学家和天文学家开普勒在观察彗

星中认为，当光照射在物体上时，会对物体产生

一个压力，据此提出了辐射压力(Radiation Pres-

sure)的概念。1871年，电磁波的奠基人之一麦克

斯韦在理论上预言了辐射压力现象。但辐射压力

非常微弱，假设将平均功率 5 mW的激光垂直入

射到镜子表面并被全部反射，那么镜面所感受到

的压力只有 33×10－12 N。1970年前后，在贝尔实

验室工作的美国物理学家Arthur Ashkin发现，物

体的不同部位在聚焦的连续激光焦点附近能感受

到来自不同方向上的光线，这些光线在物体表面

既有反射又有折射，反射和折射改变光的动量，

因此对物体产生作用力[1]。如果物体小到只有纳

米到微米量级，其将被聚焦光束限制在焦点附近

合力为零的平衡位置。通过移动激光光束的焦点

位置，被“抓住”的微小物体也会随之被移动，

宛如镊子一样“夹”起了微观粒子(原子、分子

等)和微小物体(细胞、病毒等)。Arthur Ashkin不

仅进一步预测这种“光镊”技术还可用于囚禁原

子和分子，而且与他当时的博士后朱棣文一起，

实现了介电小球的囚禁。后者很快将光镊技术用

于激光冷却和原子捕获，开创了超冷原子这一学

科，并因此荣获1997年诺贝尔物理学奖。如今光

镊技术的应用已远超出物理领域，尤其是在生命

科学领域具有不可替代的应用，可以用来操作

DNA、生物大分子或者细胞等，为精确研究微观

生命现象开启了一扇大门。中国科学技术大学郭

光灿院士于1989年率先在我国开展了光镊技术的

研究，目前有多所大学和科研院所也在从事着与

该技术相关的工作。

与光镊所提供的微弱作用力相反，激光发明

之后一个重要的发展内容是如何得到高强度的激

光。20世纪 80年代初，一部《珊瑚岛上的死光》

的国产电影，启蒙了许多国人对激光的认识与好

奇，不久美国总统里根抛出的“星球大战计划”

(也称Strategic Defense Initiative，即“战略防御计

划”)，使人们更加认识到高强度激光在维护国家

安全中的潜力。实际上激光发明后不久，国际上

就开展了高强度激光研究的竞争，如美国休斯实

验室、埃弗雷特实验室、空中激光实验室等研究

机构相继建造了大功率的气体动力激光装置，至

70年代报道的平均功率达40万瓦。中国科学院上

海光学精密机械研究所邓锡铭、中国科学院物理

研究所陈春先等人从60年代初也开始了大能量钕

玻璃及红宝石激光的研究，分别得到峰值功率

100 兆瓦 [2]及最高能量 1 千焦耳的输出 [3]。1964

年，著名物理学家王淦昌独立提出了将高能量的

激光用于核聚变的倡议，通过激光取代原子弹引

发氢弹过程，可望成为人造小太阳提供洁净能

源。尽管此后大能量的激光研究成为多个大国的

战略研究计划，但要得到超高强度的激光，还需

要高的峰值功率及极短的脉冲宽度。

利用锁模技术产生具有皮秒(ps，10－12 s)及飞

秒(fs，10－15 s)脉宽的超短脉冲激光，是激光问世

之后另一个倍受人们重视的研究内容。这类脉冲

激光不仅可以用来研究观察分子、原子等微观世

界粒子的超快动力学行为，揭示掩盖在瞬态过程

中的科学现象与规律，而且比纳秒乃至微秒等长

脉冲激光具有高数个量级的峰值功率。因此进一

步放大超短脉冲激光，是产生高峰值功率激光的

当然选择。但随着激光峰值功率的提高，人们面

临的一个重要问题是激光在达到放大饱和前，就

由于强度依赖的克尔效应导致的自聚焦及元件损

伤，正是由于该原因，激光强度的进一步发展遭

遇巨大瓶颈。直到1985年，当时在美国罗切斯特

大学工作的 Gérard Mourou 教授和他的博士生

Donna Strickland巧妙地提出了啁啾脉冲放大的概

念[4]，从而有效解决了这一矛盾，引发了激光峰

值功率的飞跃。图1是CPA基本结构示意图[5]，由

展宽器 (Stretcher)、放大器 (Amplifier)及压缩器

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图3 飞秒激光行波放大结构[7]

图2 CPM染料激光器结构

图1 CPA的结构示意图[5]

(Compressor)组成。限于笔者的专业方向，本文

将主要介绍这一发明的背景、原理结构及所带来

的技术进展与行业应用。

2 CPA技术的发明背景

20世纪 60至 70年代，超短脉冲激光研究的

主流内容是如何产生更短的脉宽。1981年，随着

碰撞脉冲锁模(Colliding Pulse Mode-locking，CPM)

技术的发明，美国贝尔实验室的R. L. Fork等人利

用染料激光器直接产生了 90 fs的脉冲[6]，标志着

超短脉冲激光研究进入了飞秒时代，也称之为超

快时代。图2为CPM染料激光的典型光路图，泵

浦光P通常采用氩离子激光，其提供的488 nm及

515 nm的蓝绿激光经平面镜M0及凹面镜CM2聚

焦到染料增益介质G(通常为若丹明 6G)中，以激

发粒子反转提供激光振荡，并通过由CM1、输出

镜 OC、平面镜 M1、M2 及另一对共焦凹面镜

CM4与CM3组成的环形腔实现激光运行。可饱

和吸收体 A 置于凹面镜 CM3 与 CM4 的焦点上，

其与增益介质G的距离为总腔长的四分之一，这

样环形腔中以顺逆时针方向传输的两个脉冲经历

同样的增益后，正好在可饱和吸收染料 A 中碰

撞，从而产生极短的脉冲。但这种锁模染料激光

不仅稳定性不高，输出的平均功率也非常低。为

了进行飞秒激光放大以提高平均功率，当时所能

采用的技术就是行波放大。图 3所示为典型的放

大光路图 [7]，由调 Q 倍频 Nd: YAG 激光提供的

532 nm泵浦光分三级依次泵浦输入的飞秒激光脉

冲，每级之间采用可饱和吸收体隔离，经过三

级放大后，采用一对光栅补偿放大介质中产生的

色散，最后得到脉宽70 fs、峰值功率达1 GW、对

应单脉冲能量放大到微焦耳量级的光学脉冲。这

一时期，无论是采用有机染料还是准分子作增益介

质的放大器，由于较低的饱和通量，所能输出的

激光能量限制在10 mJ以下。

考虑用于能量放大的激光增益介质，其能产

生的激光饱和通量由下式决定：

Jsat = hvσg

，

其中 v为跃迁频率，σg为增益受激发射截面，h为

普朗克常数。对于染料及气体增益介质，典型的

饱和通量仅1—2 mJ/cm2，假设要放大得到5 mJ能

量的超短脉冲激光，就需要大于2 cm的直径。而对

于钕玻璃及随后发明的掺钛蓝宝石、掺铬镁橄榄

石、Cr: LiSAF等固体激光增益介质而言，由于上

能级寿命长、增益光谱宽、饱和通量及损坏阈值高

并适合倍频Nd: YAG激光泵浦等一系列优点，在激

光能量放大方面展现出巨大的优势。如1986年报

道发明的掺钛蓝宝石晶体，其高达0.9 J/cm2的饱和

通量、8—10 J/cm2的破坏阈值及2.7×10－19 cm2的增

益受激发射截面σg，使其成为非常理想的激光放大

介质，即使仅1 cm2的增益区域，也能够提取出大

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2018年诺贝尔物理学奖专题

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图4 激光强度的演化历程[8]

图5 首次CPA技术的实验光路图

于1 J的放大激光能量。因此采用固体作为放大增

益介质，便成为提高激光强度的发展方向，此外

该晶体上能级寿命长达 3.2 μs，室温下的热导率

高达 46 W/mK，覆盖 660—1100 nm的宽带增益，

使其也成为取代液体染料产生极短飞秒脉冲的主

要选择。

尽管固体增益介质为人们产生并放大激光提

供了理想的选择，但如前节所述，由于固体激光

介质的自聚焦效应及导致的元件损伤问题，以及

液体及气体激光介质较低的饱和通量问题，致使

激光自发明以来，强度提高的发展非常缓慢。图

4给出了自 1980年以来的激光强度进展，可以看

出至1986年前后，人们所能得到的激光峰值功率

还不到1010 W，强度也不到1016 W/cm2。

3 CPA技术的原理结构

1986年前后，超快激光发展历史上迎来了具

有辉煌意义的岁月。不仅R. L. Fork等人通过腔外

压缩技术将CPM输出的飞秒脉冲激光推进到了

6 fs 的最短脉冲世界纪录并保持到 1996 年 [9， 10]，

而且 F. Moulton报道了迄今仍是飞秒激光产生及

放大性能最优良的掺钛蓝宝石晶体 [11]，特别是

G. Mourou及D. Strickland借鉴雷达中的微波放大

技术，首次实验演示了激光啁啾脉冲的放大与

压缩 [4]，揭开了超快激光向超强激光飞跃的序

幕。图 5为他们当时的实验光路，对比图 1所示

的结构示意图，其具体的工作原理是：首先由商

用的连续波锁模 Nd: YAG 激光器产

生 150 ps 的种子脉冲，利用长度为

1.4 km 的单模非保偏光纤作为展宽

器。由于单模光纤引入的正色散及自

相位调制，种子脉冲经展宽器后展宽

为 300 ps的啁啾脉冲，从而峰值功率

被大大降低，这样进一步注入到硅酸

盐钕玻璃激光再生放大器(Regenera-

tive Amplifier)后，激光脉冲能够安全

地多次往返放大到饱和能量，避免了

自聚焦效应并进而打坏元件的问题。

最后将从再生放大腔倒空输出的能量

饱和放大了的啁啾脉冲入射到一组平

行光栅对组成的压缩器后，通过光栅

对的负色散补偿抵消展宽器附加的正

色散，得到单脉冲能量 1 mJ、脉宽

2 ps、中心波长1.062 μm的激光脉冲。

上述实验中一个关键的技术是

“啁啾”脉冲。由于种子激光脉冲的频

谱包含有不同的频率分量，因此在单

模光纤这种具有正色散的介质中，频

率低的部分比频率高的部分传播快，

这样光脉冲在时间上被逐渐拉宽，如

同被扫频了一样，形成脉冲前沿频率

低、后沿频率高的现象，宛如鸟儿发

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出的不同声音，这样的脉冲我们称之为正啁啾脉

冲。相反前沿频率高、后沿频率低的脉冲，则称

之为负啁啾脉冲。CPA技术的核心其实就是先将

无啁啾的种子脉冲转换为脉宽展宽了的啁啾脉

冲，从而能够实现超快激光的安全放大。

虽然CPA的发明为超快超强激光的发展提供

了创新的概念和方案，但许多方面还很不完善；

受单元技术的限制，也没有得到其他研究组的及

时跟进。大规模的研究是在1991年英国圣安德鲁

斯大学W. Sibbet教授的研究组发现钛宝石激光的

自锁模之后开始的 [12]。图 7 为该激光的光路图，

通过对其锁模机制的深入研究，人们普遍认为是

克尔透镜效应的作用，因此也称之为克尔透镜锁

模(Kerr-Lens Mode Locking，KLM)。相比此前广

受关注的CPM染料激光器，其不仅输出功率提高

了数十甚至百倍，而且结构大为简单，稳定性也

大为提高，从而很快成为CPA技术的标配种子光

源。下面我们分单元技术进一步介绍CPA的结构

与发展。

3.1 种子脉冲光源——锁模激光振荡器

优良的种子脉冲是获得高质量放大的关键。

1990年以前，CPA的种子激光多是主动锁模Nd:

YAG激光或同步泵浦锁模染料激光，然而这两类

激光对环境扰动极其敏感，因此稳定性差。此外

Nd:YAG 激光的典型脉宽约在 10—100 ps 量级，

如在G. Mourou等人CPA的首次实验中，所用的

正是脉宽长达 150 ps的这类锁模激光器。这样长

的脉宽不仅不能有效体现CPA的意义，而且也限

制着放大后所能得到的压缩脉宽及峰值功率。随

着KLM钛宝石激光的发现，其优良的稳定性和

极短的脉宽等特性使其成为CPA技术的理想种子

光源。目前有多个课题组通过对该激光色散精确

补偿的研究，能够直接产生亚10 fs乃至5 fs的脉

冲，用其作为种子脉冲，更是CPA技术的高端选项。

3.2 展宽器

早期展宽器主要采用单模光纤展宽种子脉

冲，但这种展宽技术不仅需要长度达公里量级的

光纤，而且损耗大、展宽量低、色散不能调节。

如图 5所示的CPA实验，使用 1.4 km长的光纤，

脉宽也仅被展宽了 2倍，因此提高强度的效果并

不显著。1987年，时在美国访问研究的阿根廷学

者 E. Martinez 提出了采用透镜成像光栅对的结

构，不仅极大地提高了脉冲的展宽比，而且色散

可调。图 8为这种展宽器的典型结构，其由一对

共焦的透镜L1、L2及反平行放置在距透镜焦点

Δx处的全息光栅G1、G2组成。G1通过透镜组成

像后，等价于与 G2 成平行放置的光栅压缩器，

但色散相反，因此能够完好地补偿放大脉冲的啁

啾。为了也能够消除该结构中透镜带来的材料色

散，后来人们又进一步发展了采用Öffner望远镜

结构的光栅展宽器，从而使得压缩后的放大脉冲

图6 20世纪80年代的G. Mourou和D. Strickland

图7 自锁模飞秒钛宝石激光振荡器光路图[12]

图8 Martinez展宽器的典型结构

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2018年诺贝尔物理学奖专题

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图9 (a)再生放大及(b)多通放大的典型结构

突破到了短于50 fs的压缩能力。

3.3 放大器

放大器是实现能量放大、获得超强激光的核

心单元。同样在钛宝石、Cr: LiSAF等具有宽带高

饱和通量的固体增益介质之前，放大介质基本是

染料、钕玻璃、Nd: YAG等低通量或窄带宽的介

质。目前啁啾脉冲放大使用的增益介质主要集中

在钛宝石及钕玻璃两种材料上，主要技术有再生

放大及多通放大两种方案。图 9(a)为典型的再生

放大结构，具有调节方便、增益高、光束质量好

的特点。但缺点是对比度低、材料色散大、增益

窄化效应严重。而多通放大正好相

反，图 9(b)为典型的多通放大结构，

通过两组共焦的凹面反射镜，每程放

大中光束都聚焦重合在放大介质中，

经 8到 10程的放大，可得到大于 106

的增益。实际中不论是再生放大还是

多通放大，放大后的能量通常都在

mJ量级，该放大也叫“增益放大”。

为了进一步提高啁啾脉冲激光的能

量，还需要再进行二级或三级甚至

多级放大，与增益放大不同，后级

的放大只能用多通放大，通常也叫

“能量放大”。

3.4 压缩器

为了将能量放大到目标的啁啾脉冲压缩回与

种子脉冲相同的脉宽，需要采用与展宽器色散量

相当、符号相反的负色散系统。一个被广泛使用

的结构是早在 1969年由E. B. Treacy 提出的光栅

对结构，如图 10所示。通过E. B. Treacy 给出的

光栅对色散方程，可以准确地得出该压缩器的色

散，从而完全补偿放大脉冲的啁啾。目前借助该

压缩器，经 CPA 放大的脉冲已能被压缩到小于

20 fs。随着放大能量的不断提高，所用全息光栅

的制造技术在过去的十多年也得到了突飞猛进的

发展，最大尺寸突破了 1 m。此外也推动了啁啾

镜、透射光栅等元器件的发展，被越来越广泛地

用于压缩器中。

4 基于CPA技术的典型飞秒超强激光

装置

从上节的介绍可以看出，超快超强激光的发

展，不仅得益于CPA技术的创新概念，而且也与

振荡器、展宽器、放大器、压缩器及材料器件的

发展和突破密切相关。正是在与这些单元技术共

同发展的基础上，CPA激光的输出能量从最初的

1 mJ提高到今天大于 1 kJ的能力，峰值功率也从

图10 采用Treacy结构的光栅对压缩器

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图11 HERCULES激光装置示意图

刚开始不到 1 GW 的水

平发展到 10 PW(拍瓦，

1015瓦)的量级。目前国际

上不仅每个国家级的激光

实验室都开展有基于CPA

技术的飞秒超强激光研

究，而且几乎所有的大学

里都有用于开展应用研究

的飞秒 CPA 激光装置。

C. P. J. Barty 教授 2012 年

统计了全世界峰值功率

大于 100 TW的基于CPA

技术的激光装置[13]。这里

我们简述几项具有突破性

的典型工作。

4.1 美国密歇根大学

HERCULES装置

1988 年，G. Mourou

离开罗切斯特大学到密歇

根大学，组建了超快光科

学中心并担任主任。一段

时间里，该中心吸引了日

后活跃在世界各地的超快

科学顶级学者，并研制了

命名为 HERCULES(大力

士)的钛宝石CPA装置。图 11为该装置的整体示

意图，计划中的放大方案由一级再生放大及三级

多通放大组成。通过结合交叉偏振波技术及变

形镜波前校正技术，于 2008 年得到了重复频率

0.1 Hz，峰值功率300 TW(太瓦，1012瓦)、聚焦功

率密度为1022 W/cm2的超强激光[14]。特别是其聚焦

功率密度，连续多年保持了激光强度的世界纪录。

4.2 法国LASERIX装置

法国是G. Mourou的出生地，也是强激光研

究的大国。已有及在建的基于CPA技术的拍瓦激

光有LULI激光装置、ILE APOLLON超强激光装

置及LMJ激光装置等。早在十多年前，法国巴黎

第十一大学(Paris-Sud 11 University)就开展了命名

为 LASERIX的飞秒激光放大装置研究，其前级

系统由钛宝石振荡器、Offner展宽器、1 kHz再生

放大器、4通放大器组成。图 12为结构示意图，

通过从不同的放大阶段输出并压缩脉冲，可以得

到单脉冲能量从30 mJ到20 J、脉宽从50 fs到1 ps

的结果。可以根据不同实验所需，灵活提供不同

的脉冲能量和重复频率[15]。

4.3 韩国UQBF装置

韩国是国际上投入超快超强激光最多资源的

图12 LASERIX 激光装置示意图

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2018年诺贝尔物理学奖专题

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图13 UQBF激光装置示意图

图14 “极光 III”飞秒钛宝石放大装置示意图

国家之一，作为城市名片，在光州成立了专门的

研究机构，研制建造致力于重复频率多PW输出

的UQBF(Ultrashort Quantum Beam Facility)激光装

置。图13为该装置基本的光路示意图，由共享一

套商用亚10 fs钛宝石振荡器、Öffner展宽器、一

级预放大器、两级多通放大器的两路高能量放大

系统组成。在从第二级功率放大器得到4.8 J单脉

冲能量的基础上，进一步分两路独立放大，助推

放大后再进入两套真空压缩室压缩脉宽，最后得

到两路精确同步、相对延时可调的飞秒PW激光

脉冲，共同作用于靶室开展应用研究[16]。最近该

装置在0.1 Hz的重复频率下，报道了4.2 PW的输

出，是目前重复频率运行的国际最高结果。

4.4 中国科学院物理研究

所“极光”装置

1997年，针对当时CPA

已引领的超快激光研究热点

及在强场物理、超快现象等

领域的重要应用，魏志义在

张杰教授的建议和邀请下，

到物理所共同开展CPA装置

的研制。通过采用自己研制

的飞秒钛宝石激光振荡器作

为种子光源、自变焦的多通

放大作为增益放大器，两年

后获得了峰值功率 1.4 TW

的飞秒脉冲输出，并命名为

“极光”装置。此后在基金

委、科技部、中科院及 863

等项目的进一步支持下，通

过不断学习消化国内外同行

学者日益进展的研究结果，

研究发展更高峰值功率的技

术与装置，提出了飞秒参量

放大(OPA)与双啁啾脉冲放

大(DCPA)组合的“极光 III”

放大方案，图 14 为该方案

的示意图。在解决放大脉冲

对比度、能量放大效率等问题的基础上，2011年

输出了峰值功率 1.16 PW的飞秒超强脉冲，成为

当时基于钛宝石激光放大系统的世界纪录[17]。

5 未来发展展望

CPA虽然创造了激光乃至光学研究的许多重

大突破，推动了诸如近视眼外科手术、微纳尺度

的材料精密加工、激光尾场粒子加速、激光聚变

等涉及民生健康、社会经济、科学前沿等应用

行业的创新与发展，但其发展的脚步从未放慢

过。目前国际上基于CPA技术的最高峰值功率是

中国科学院上海光机所于2017年报道的10 PW结

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果。实际上早在十多年之前，欧盟在G. Mourou

等人的推动下，就论证立项了200 PW的ELI(Ex-

treme Light Infrastructure)激光装置，以获取从未

有过的峰值功率，并在匈牙利、捷克、罗马尼亚

三个国家布局建造面向阿秒动力学、激光粒子加

速、光核作用研究的三个峰值功率10 PW量级的

子系统装置。此后俄罗斯科学院应用物理研究所

也启动了200 PW的研究计划。这样高峰值功率的

激光聚焦后，将能产生高达1024—1025 W/cm2的光

场强度，创造“超相对论”范畴的研究领域，并使

科学家们能在新的平台上，开辟核物理学、天体

物理学、广义相对论、非线性QED和宇宙学等超

强物理研究。

我国 20世纪 80年代初紧跟超快技术的国际

前沿，在飞秒激光的产生方面取得过国际先进的

结果。经过多年来持续不懈的努力并解决一个又

一个的难题，在基于飞秒脉冲的超强激光发展

中，终于有了国际领先的突破。不久前，上海光

机所进一步立项了结合自由电子激光的 100 PW

项目，中国科学院物理研究所也在怀柔启动了包

括超快装置的综合极端条件设施(图 16)。未来随

着国内外这些装置的建设完成，科学家将有可能

开展更为广泛的多行业应用研究及更为极端的前

沿科学研究。正如G. Mourou教授10月11日在诺

贝尔奖宣布后来北京的首场学术报告中所展望

的：在这个领域，最精彩的尚未到来。

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图15 2011年G. Mourou到中国科学院物理研究所参观“极

光 III”装置

图16 怀柔综合极端条件设施建筑效果图

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